在软件开发中，领域特定语言（Domain-Specific Language，DSL）通过抽象特定行业的核心概念，为领域专家提供比通用编程语言更自然的表达方式。近年来，随着参数化设计在制造业的深入发展，一个新兴的垂直领域 DSL—— 服装制造 DSL—— 开始进入编译器与编程语言研究者的视野。GarmentCode 作为这一方向的代表性工作，展示了如何为服装版图设计构建完整的类型系统与可执行语义框架。
从服装设计到可执行程序
传统服装版图设计依赖打版师的经验与手工绘图，这种方式难以在尺寸、款式变化时快速调整。参数化版图的核心思想是将版片定义为一个函数：当输入人体测量数据（如胸围、腰围、衣长）和款式参数（如放松量、喇叭量、袖口半径）时，函数输出具体的二维几何形状与缝制接口。这种思路与编程语言中的函数概念高度契合，自然地催生了将服装设计语言化的需求。
GarmentCode 将这一理念进一步形式化，其核心语义模型可以表示为函数 S(m, d) → (panels, seams)，其中 m 代表人体测量数据，d 代表设计参数，输出包括生成的板片几何与缝纫接口。这种数学化的表示为后续的类型系统设计奠定了基础 —— 语言中的每个表达式都必须遵循这一语义约束。
类型系统的分层设计
GarmentCode 的类型系统并非传统编程语言中简单的数值类型或对象类型，而是针对服装制造领域的多层次语义需求进行了专门设计。这种类型系统可大致分为四个层级，每个层级对应版图生成过程中的不同抽象层次。
测量与设计参数类型构成最底层。这些类型包括 bust（胸围）、waist（腰围）、height（身高）、ease（放松量）、flare（喇叭量）、cuff_radius（袖口半径）等。与普通数值类型不同，这些类型携带了领域语义 —— 腰围参数不能被误当作臂长使用，除非通过显式的映射转换。这一设计有效防止了设计中的维度错误，提升了程序的语义正确性。
几何图元类型位于第二层。GarmentCode 定义了 Point（点）、Curve（曲线，包含直线、贝塞尔曲线、样条曲线）以及 Panel（板片）三种核心几何类型。Panel 拥有边界曲线和内部结构线（如省道、公主线），这使得语言能够表达复杂的版片形状。每种曲线类型都附带参数化信息，支持后续的尺寸变换与变形操作。
组件类型是第三层的核心。常见的组件类型包括 BodiceFront（前衣身）、BodiceBack（后衣身）、Sleeve（袖子）、Skirt（裙子）、Collar（领子）等。每个组件类型暴露一组 typed parameters（类型化参数）、outputs（输出的板片）以及 interfaces（对外接口）。这种设计将面向对象的封装思想引入版图设计，使得组件成为可复用、可继承的模块。例如，一件衬衫的袖子组件可以通过参数化继承基本的袖型结构，再通过子类化添加灯笼袖、喇叭袖等变体。
接口类型是实现组件间组合的关键。典型的接口类型包括 ArmholeInterface（袖窿接口）、WaistInterface（腰线接口）、NecklineInterface（领口接口）等。每个接口描述了组件之间可缝合的曲线段及其几何约束。类型系统的静态检查确保了袖子只能连接到兼容的袖窿接口，而不能任意绑定到任意曲线 —— 这一约束在语法层面就杜绝了无效组合的产生。
操作语义：从参数到版片的转换 pipeline
理解 GarmentCode 的可执行语义，需要追踪一个版片组件从参数输入到几何输出的完整计算流程。这一过程可以形式化为五个阶段的 pipeline。
参数绑定阶段首先将人体测量值与设计参数实例化到组件中。例如，当调用 BodiceFront(bust=92, waist=70, ease=6) 时语言运行时将具体的数值绑定到对应的形参上。这一阶段还会进行基本的范围检查 —— 例如负数的衣长或超过生理极限的放松量会在此被拒绝。
派生量计算阶段根据基础参数推导出中间数值。服装版图设计中有大量基于经验公式的派生量，如省道摄入量、袖山高、领口弧度等。这些派生量通过数值表达式计算，其类型安全同样由类型系统保障 —— 只有同维度的测量值才能进行加减运算。
点布局阶段在二维平面上创建命名点。GarmentCode 的点通过仿射构造（偏移、相交、投影）生成，每个点都有明确的坐标和语义标签。例如，前衣身的颈点、侧点、腰省端点等都在此阶段确定位置。这一阶段产生的点构成后续曲线的基础。
曲线组装阶段将命名点连接为参数化曲线，形成板片的边界和内部结构线。曲线可以是直线、贝塞尔曲线或样条曲线，每种曲线类型支持不同的编辑操作。板片的内部结构线（如省道、褶裥）也在此阶段定义，它们与边界曲线共享点坐标，确保几何一致性。
接口提取阶段从曲线中提取子段，标记为类型化的接口供其他组件使用。提取出的接口段携带接口类型信息，如 ArmholeInterface 或 WaistInterface。这一阶段生成的接口是后续组件组合的契约 —— 只有类型兼容的接口才能成功缝合。
组合语义与类型安全
GarmentCode 最重要的设计特征之一是其组合语义。当多个组件组合成完整服装时，语言需要确保各组件之间的几何兼容性。这种兼容性在类型层面通过接口类型的匹配规则保障，在语义层面则通过几何约束求解实现。
例如，将袖子组件连接到衣身时，语言的类型系统会检查 Sleeve 的 cap 接口与 BodiceFront 的 armhole 接口是否类型兼容。进一步地，运行时还会验证两者的曲线长度是否在容差范围内 —— 这正是服装制造中「袖山吃势」这一专业概念的算法化表达。如果验证失败，程序将报告错误并拒绝生成无效版片。
这种设计使得 GarmentCode 不仅是一个绘图工具，更是一个可验证的版图推理系统。设计者可以在不实际裁剪面料的情况下发现潜在的工艺问题，如曲线长度不匹配或角度不合理。
面向自动化的扩展
近年来，研究者进一步扩展了 GarmentCode 的能力边界。Design2GarmentCode 和 ChatGarment 等工作将参数化版图程序视为可被神经网络合成的符号对象。这意味着语言不仅需要服务于人类设计师的编写，还需要为自动化工具提供足够的结构化约束。
在这种扩展场景下，类型系统的角色更加关键。合成系统必须在生成代码时严格遵守 GarmentCode 的参数类型约束，否则产生的程序将无法通过类型检查。规则化的参数验证在合成阶段就排除了语义错误，使得生成的程序具有几何一致性保证。
工程实践中的关键参数
如果希望在服装制造 DSL 的设计中实现类似的类型系统与语义框架，以下参数值得关注。测量参数应至少覆盖胸围、腰围、臀围、衣长、袖长、肩宽等核心尺寸，并为其指定合理的数值范围与单位。组件类型的设计应遵循高内聚低耦合原则，每个组件的接口数量控制在三到五个为宜，过多的接口会增加组合验证的计算复杂度。曲线兼容性的容差阈值建议设置在百分之三到百分之五之间 —— 过严会拒绝可行的设计，过松则可能导致实际缝制时的配合问题。
从编译器工程的视角看，服装制造 DSL 代表了一类新兴的垂直领域语言设计挑战。其类型系统需要同时处理数值约束、几何兼容性与工艺可行性，这与传统编程语言中的类型检查有本质区别。GarmentCode 通过分层的类型架构与五阶段语义 pipeline，为这一领域提供了一个可参考的实现范式。
参考资料
- Korosteleva et al., "GarmentCode: Programming Parametric Sewing Patterns" (ACM TOG 2024)
- Zhou et al., "Design2GarmentCode: Turning Design Concepts to Tangible Garments Through Program Synthesis" (CVPR 2025)